UNED La Química en La Vida Cotidiana

ISBN: 978-84-362-5016-9

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Concepción Barthèlemy González Pilar Cornago Ramírez Soledad Esteban Santos M.a Magdalena Gálvez Morros

LA QUÍMICA EN LA VIDA COTIDIANA

UNIVERSIDAD NACIONAL DE EDUCACIÓN A DISTANCIA

LA QUÍMICA EN LA VIDA COTIDIANA

Quedan rigurosamente prohibidas, sin la autorización escrita de los titulares del Copyright, bajo las sanciones establecidas en las leyes, la reproducción total o parcial de esta obra por cualquier medio o procedimiento, comprendidos la reprografía y el tratamiento informático, y la distribución de ejemplares de ella mediante alquiler o préstamos públicos. © Universidad Nacional de Educación a Distancia Madrid 2013 www.uned.es/publicaciones © Concepción Barthèlemy González, Pilar Cornago Ramírez, Soledad Esteban Santos y M.a Magdalena Gálvez Morros ISBN electrónico: 978-84-362-6811-9 Edición digital: noviembre de 2013

ÍNDICE

Presentación ......................................................................................

11

BLOQUE TEMÁTICO I LA QUÍMICA EN EL HOGAR Y EN LA SALUD Tema 1. Química en la cocina (Pilar Cornago Ramírez) ...............

15

Introducción .......................................................................................

17

COMPONENTES DE LOS ALIMENTOS .........................................

18

1.1. 1.2. 1.3. 1.4. 1.5. 1.6.

Aminoácidos, Péptidos y Proteínas .......................................... Lípidos ....................................................................................... Hidratos de carbono ................................................................. Agua ........................................................................................... Vitaminas .................................................................................. Minerales ...................................................................................

18 23 30 38 39 47

CARACTERÍSTICAS ORGANOLÉPTICAS DE LOS ALIMENTOS ........................................................................

49

1.7. 1.8.

Color .......................................................................................... Olor y sabor ...............................................................................

50 59

PRINCIPALES PROCEDIMIENTOS PARA LA ELABORACIÓN DOMÉSTICA DE LOS ALIMENTOS ................................................

68

1.9. Cortar y picar alimentos ........................................................... 1.10. Ácidos y bases en la cocina ...................................................... 1.11. Formas de conservar alimentos ...............................................

68 70 70

8 1.12. 1.13. 1.14. 1.15. 1.16. 1.17.

LA QUÍMICA EN LA VIDA COTIDIANA

Cocinado, cocción o tratamiento culinario ............................. Cocción en medio acuoso ......................................................... Cocción en medio graso ........................................................... Cocción en medio gaseoso ....................................................... Microondas ............................................................................... Bibliografía ................................................................................

74 77 81 82 84 86

Tema 2. La Química y el vino (Concepción Barthèlemy González) 2.1. 2.2. 2.3. 2.4. 2.5. 2.6. 2.7. 2.8. 2.9. 2.10.

Orígenes del vino ...................................................................... Historia del vino en España ...................................................... Composición de la uva .............................................................. Definición general del vino ...................................................... La Enología ............................................................................... Elaboración de los vinos .......................................................... Técnicas de producción de vinos especiales ........................... Defectos y enfermedades del vino ............................................ Introducción a la cata ............................................................... Bibliografía ................................................................................

89 89 93 99 108 109 120 129 138 149

Tema 3. Medicamentos, Química y Salud (Soledad Esteban Santos) 3.1. Introducción .............................................................................. 3.2. Conceptos previos ..................................................................... 3.3. Breve historia de los fármacos ................................................. 3.4. Clasificación de los fármacos ................................................... 3.5. Cómo se nombran los medicamentos ...................................... 3.6. Mecanismo de acción de los fármacos .................................... 3.7. Producción de fármacos ........................................................... 3.8. Comentarios sobre algunos fármacos muy conocidos y frecuentes ....................................................................................... 3.9. Posibles aplicaciones didácticas .............................................. 3.10. Conclusiones ............................................................................. 3.11. Bibliografía ................................................................................

153 154 155 162 164 168 177 186 203 210 211

9

ÍNDICE

BLOQUE TEMÁTICO II LA QUÍMICA Y LA TECNOLOGÍA ALIMENTARIA Tema 4. La Química en la conservación y protección de los alimentos (M. Magdalena Gálvez Morros) 4.1. Introducción .............................................................................. 4.2. Definición y origen de los compuestos químicos que protegen y mejoran los alimentos ........................................................... 4.3. Legislación ................................................................................ 4.4. Colorantes ................................................................................. 4.5. Conservadores ........................................................................... 4.6. Antioxidantes ............................................................................ 4.7. Estabilizantes, espesantes, gelificantes, emulgentes y antiespumantes ................................................................................... 4.8. Acidulantes, basificantes y antiaglomerantes ......................... 4.9. Potenciadores del sabor ............................................................ 4.10. Edulcorantes ............................................................................. 4.11. Otros grupos de aditivos ...........................................................

217 219 221 223 231 237 244 251 253 253 266

Tema 5. La Química en la mejora de la calidad nutritiva de los alimentos (M. Magdalena Gálvez Morros) 5.1. El etiquetado nutricional .......................................................... 5.2. Alimentos mejorados en su calidad nutritiva .......................... 5.3. Contribución de la química a la creación de nuevos alimentos ....................................................................................... 5.4. Bibliografía ................................................................................

271 272 277 281

PRESENTACIÓN

Estamos rodeados de química. Y no ya sólo en cuanto a las materias primas y las grandes industrias relacionadas con esta ciencia, sino en cuanto a la multitud de productos manufacturados que utilizamos continuamente. Tales son los alimentos que ingerimos, las bebidas que tomamos, las ropas que vestimos o los medicamentos que consumimos. A estos podríamos añadir, detergentes, plásticos, materiales de construcción y tantos otros. En todos estos productos la química figura como artífice irreemplazable —en la mayoría de los casos— para su obtención, elaboración o mejora. La química está, pues, presente en nuestra vida cotidiana. De ahí el título de esta obra, pensada en un principio como texto base para un curso de igual nombre, perteneciente al Programa de Formación de Profesorado de nuestra universidad. El motor inicial que nos impulsó a presentar este curso fue el de que los contenidos correspondientes a un programa con este nombre podrían constituir, a nuestro juicio, un eficaz vehículo para facilitar la enseñanza y el aprendizaje de la química. Porque a los docentes les sugiere situaciones y estrategias para aproximar la química a los alumnos y a éstos últimos, en consecuencia, les proporciona la ocasión de sentir los contenidos tradicionales de química menos ajenos a su realidad. Con el mismo título y objetivos similares, cabrían diferentes alternativas, dos que podrían considerarse como casos extremos y entre las cuales evidentemente, se situarían diversas alternativas intermedias. Una de esas alternativas extremas consistiría en presentar un programa que expusiera un gran número de ejemplos de este tipo, es decir, de productos de nuestro entorno habitual relacionados con la química, aunque desarrollados con no demasiada profundidad. Otra alternativa sería la de seleccionar un número más reducido de esos ejemplos pero estudiando ahora cada uno más detalladamente y con mayor extensión.

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LA QUÍMICA EN LA VIDA COTIDIANA

Nosotras, para la presente obra, hemos optado por la segunda de esas alternativas. Los ejemplos seleccionados han sido algunos de los que conectan la química con nuestro hogar. En este sentido se han tratado los alimentos, el vino —producto tan representativo de nuestra dieta mediterránea— y los medicamentos, distribuyendo los temas correspondientes en dos bloques temáticos. El primero de estos bloques, denominado «La química en el hogar y en la salud» tiene una dimensión más química mientras que la del segundo, «La química y la tecnología Alimentaría», como su mismo nombre indica, está más inclinada hacia los aspectos tecnológicos e industriales. El primer bloque comienza así por los alimentos desde la perspectiva de su elaboración «casera», es decir, en nuestra cocina (Tema 1: «Química en la cocina»), estudiando su composición química, características químico-físicas y procesos químicos que tienen lugar cuando estamos cocinando. En el tema siguiente, titulado «La química y el vino», se exponen las diferencias de los principales tipos de vinos, su origen y los métod os de su elaboración desde los básicas a los más sofisticadas para vinos especiales. En el Tema 3: «Medicamentos, química y salud» se señala la forma de nombrar los medicamentos, su clasificación más general y los efectos más significativos de algunos de ellos, en especial de los que son más conocidos y que con más frecuencia suelen encontrarse en nuestro botiquín. Llegamos así al segundo bloque, en el que se analizan aquellos procedimientos que han sido llevados a cabo con los alimentos que compramos y los aditivos que se han utilizado, con el fin de protegerlos, lograr su mejor conservación y aumentar su calidad. Todo ello se estudia a través de dos temas, «La Química en la conservación y protección de los alimentos» (Tema 4) y «La Química en la mejora de la calidad nutritiva de los alimentos» (Tema 5). Se analizan así tanto los tipos de colorantes, conservadores, antioxidantes o potenciadores de sabor como la contribución de la química a la creación de nuevos alimentos y a la mejora de los ya existentes. En definitiva, a pesar de esa perspectiva más tecnológica, se realiza este estudio siempre dentro del marco de la química. LAS AUTORAS

Bloque temático I LA QUÍMICA EN EL HOGAR Y EN LA SALUD

Tema 1 QUÍMICA EN LA COCINA Pilar Cornago Ramírez

ESQUEMA DE CONTENIDOS Introducción COMPONENTES DE LOS ALIMENTOS 1.1. Aminoácidos, péptidos y proteínas 1.1.1. Aminoácidos 1.1.2. Péptidos y proteínas 1.2. Lípidos 1.2.1. Importancia y clasificación 1.2.2. Estructura y clasificación de los ácidos grasos 1.2.2.1. Ácidos grasos saturados 1.2.2.2. Ácidos grasos no saturados 1.2.3. Fosfolípidos, ceras y esteroles 1.2.4. Deterioro de los lípidos. Rancidez 1.3. Hidratos de carbono 1.3.1. Importancia 1.3.2. Clasificación 1.3.3. Monosacáridos 1.3.3.1. Propiedades y distribución en la naturaleza 1.3.4. Oligosacáridos 1.3.4.1. Lactosa 1.3.4.2. Maltosa 1.3.4.3. Sacarosa 1.3.5. Polisacáridos 1.3.5.1. Celulosa 1.3.5.2. Almidón 1.3.5.3. Glucógeno 1.4. Agua 1.5. Vitaminas 1.5.1. Contenido de vitaminas en los alimentos 1.5.2. Necesidades, distribución y estabilidad 1.6. Minerales

CARACTERÍSTICAS ORGANOLÉPTICAS DE LOS ALIMENTOS 1.7. Color 1.7.1. Clorofila 1.7.2. Carotenoides 1.7.2.1. Carotenos 1.7.2.2. Xantofilas 1.7.3. Antocianinas y flavonoides 1.7.3.1. Antocianinas 1.7.3.2. Flavonoides 1.7.4. Mioglobina y hemoglobina 1.7.5. Colorantes naturales usados en alimentación 1.8. Olor y sabor 1.8.1. Olor 1.8.1.1. Sustancias aromáticas típicas de algunos alimentos 1.8.2. Sabor 1.8.2.1. Sabor dulce 1.8.2.2. Sabor salado 1.8.2.3. Sabor ácido 1.8.2.4. Sabor amargo 1.8.2.5. Sabores picante y astringente 1.8.3. Mecanismos de producción de sabores y olores PRINCIPALES PROCEDIMIENTOS PARA LA ELABORACIÓN DOMÉSTICA DE LOS ALIMENTOS 1.9. Cortar y picar alimentos 1.10. Ácidos y bases en la cocina 1.11. Formas de conservar alimentos 1.11.1. Enfriamiento y congelación. 1.11.2. Escabeches 1.11.3. Salazones 1.12. Cocinado, cocción o tratamiento culinario 1.12.1. Propagación del calor — Conducción — Convección — Radiación 1.13. Cocción en medio acuoso 1.13.1. Cocción a reflujo 1.13.2. Baño María 1.13.3. Olla a presión 1.13.4. Cocción con evaporación controlada 1.14. Cocción en medio graso 1.15. Cocción en medio gaseoso 1.15.1. Asados al horno 1.15.2. Asados a la brasa 1.15.3. Asados a la plancha 1.16. Microondas 1.17. Bibliografía

INTRODUCCIÓN La química de los alimentos ha ido experimentando un desarrollo paulatino con el aporte de técnicas de obtención y procesamiento de alimentos provenientes de civilizaciones, como la egipcia, la griega, la romana, la azteca y otras. Ha sido, sin embargo en los últimos 20-30 años, y debido a la contribución de la biología y de la bioquímica, donde se ha producido el gran desarrollo de nuestra actual tecnología alimentaria. Podemos definir alimento como todo producto comestible o bebible que es factible de ser ingerido, absorbido por el organismo y utilizado para su correcto desarrollo. Los alimentos, como veremos en la primera parte del tema, contienen una serie de componentes básicos: proteínas, grasas, hidratos de carbono, vitaminas o sus precursores, agua y sales minerales, compuestos con una estructura química determinada y característica y cuya alteración puede provocar pérdidas de su valor nutritivo. La química de los alimentos está relacionada de forma muy directa con todas las transformaciones que sufren éstos a lo largo de las manipulaciones de las que son objeto. Aunque el hambre y en menor medida la sed son impulsos primarios que nos llevan a tomar alimentos, existen también otras sensaciones importantes relacionadas con los sentidos (vista, olfato, gusto y tacto) que despiertan nuestro apetito y nos inducen a comer. Las propiedades organolépticas de los alimentos, a las que dedicaremos la segunda parte de este capítulo, son también el resultado de la presencia de compuestos químicos con unos determinados grupos funcionales y a veces con una cierta estereoquímica, como podemos ver a continuación en el caso del limoneno.

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LA QUÍMICA EN LA VIDA COTIDIANA

El isómero S del limoneno tiene olor a limón, mientras que el isómero R lo tiene a naranja

La atracción que el hombre experimenta por los aromas y perfumes no es nada nuevo, ya que si hacemos historia, recordaremos como los egipcios los utilizaban en cocina y medicina o como los imperios occidentales han luchado por conseguir el monopolio en el comercio de especias. Por otro lado el desarrollo de conservantes, estabilizantes, edulcorantes, etc., ha influido en la forma de preparar, envasar, almacenar y transportar alimentos, haciendo posible que podamos tener muchos de ellos en cualquier época del año y permitiendo el abastecimiento de la población en las grandes urbes. Esta misma tecnología ha permitido también disponer de gran cantidad de alimentos listos para el consumo, como: sopas de sobre, productos enlatados, hortalizas y verduras precocinadas, etc. Finalmente, añadir que durante el almacenamiento, manipulación, cocinado —al que dedicaremos la parte final del tema— o incluso como ocurre con algunas frutas durante el proceso de maduración en el propio árbol, se pueden producir cambios, unas veces fácilmente detectables y otras no, a veces deseados y otras no y que son debidos a reacciones químicas o enzimáticas.

COMPONENTES DE LOS ALIMENTOS 1.1.

AMINOÁCIDOS, PÉPTIDOS Y PROTEÍNAS

El ser humano para sintetizar distintas sustancias nitrogenadas, entre ellas las proteínas, ha de utilizar nitrógeno orgánico procedente de los péptidos presentes en su dieta. Las proteínas son un tipo de biopolímeros, cuyo nombre deriva del griego «ser primero», que forman parte del tejido conectivo y muscular de los animales y que desempeñan en el organismo humano funciones bio-

QUÍMICA EN LA COCINA

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lógicas características. Unas son estructurales: intervienen en la regeneración y formación de tejidos y otras son reguladoras: enzimas, hormonas o anticuerpos. Por otro lado los aminoácidos y péptidos contribuyen directamente al sabor de los alimentos y son precursores de los componentes aromáticos y las sustancias coloreadas que se forman en los procesos de obtención, preparación y almacenamiento de los mismos, por reacciones térmicas y/o enzimáticas. Las proteínas son capaces, además, de formar o estabilizar geles, espumas (por ejemplo en productos de panadería, dulces, postres y cerveza), masas como el gluten de la harina de trigo al absorber agua y emulsiones como leche, mantequilla y mahonesa (emulsiones de aceite en agua) que son esenciales para las propiedades físicas de los alimentos.

— Las emulsiones son sistemas dispersos de dos o más líquidos poco solubles o insolubles entre sí. Las proteínas, debido a su naturaleza anfipática, estabilizan las emulsiones. — La espuma generada al batir la clara de huevo (punto de nieve) se utiliza para introducir aire y así «esponjar los alimentos». En el batido la ovomucina (que se considera que tiene actividad biológica contra varios virus) forma en torno a las burbujas de aire una película de material insoluble, que estabiliza la espuma.

Debido a la dificultad que para muchos países en vías de desarrollo supone el conseguir alimentos ricos en estos nutrientes, como son los huevos, leche y carne, se están realizando estudios sobre el uso de proteínas no convencionales para consumo humano.

1.1.1.

Aminoácidos

Estos compuestos contienen en su molécula un grupo amino y un grupo ácido carboxílico. De todos los aminoácidos encontrados en la naturaleza (aprox. 200) sólo 20 funcionan como constituyentes básicos de las proteínas y muestran las siguientes características: — Son α aminoácidos (grupo carboxilo y amino situados en el carbono α).

20

LA QUÍMICA EN LA VIDA COTIDIANA

— Todos, excepto la glicina presentan como mínimo un C asimétrico que hace que existan dos formas (isómeros D y L) opticamente activas. — La isoleucina y la treonina contienen dos C asimétricos y por consiguiente cuatro estereoisómeros. — Todos los aminoácidos encontrados en las proteínas son de la serie L, lo que les hace susceptibles a la acción de las proteasas. En la naturaleza se han encontrado D-aminoácidos en bacterias como componentes de su pared celular y en ciertos antibióticos. Debido a la presencia de grupos carboxilo, amino y otros, los aminoácidos pueden estar cargados positiva o negativamente en función del pH del medio en el que se encuentren. Existe un estado químico —punto isoeléctrico (pI) o de doble ión— en el que la carga eléctrica neta es cero (mismo número de cargas + y –). Los aminoácidos, por tanto, pueden presentar tres estados en función del pH: • Forma catiónica ........ pH < pI • Carga cero ................. pH = pI • Forma aniónica ......... pH > pI La (Tabla 1.1) recoge la estructura de la cadena lateral de los 20 aminoácidos componentes de las proteínas, su pI, carácter hidrófilo o hidrófobo y condición de dispensable o indispensable. La letra mayúscula indicada como segunda abreviatura es la que se utiliza para escribir secuencias de aminoácidos. El carácter hidrófilo-hidrófobo está relacionado con su solubilidad en agua, es decir, con su capacidad para establecer enlaces de hidrógeno con estas moléculas. Finalmente, un aminoácido es indispensable cuando forzosamente ha de ser obtenido de la dieta, siendo por el contrario dispensable cuando puede sintetizarse en cantidad suficiente. En muchas partes del mundo donde hay carencia de proteínas, la adición de aminoácidos esenciales para mejorarlas es muy importante. Así en Japón, Tailandia y Túnez se refuerza el arroz por adición de L-lisina y L-treonina. También se utilizan aminoácidos sintéticos como componentes de algunas dietas utilizadas en viajes espaciales, estados pre y post operatorios, etc. Entre estos aminoácidos se encuentran la metionina, la lisina y sobre todo el ácido glutámico que se utiliza como potenciador del sabor en muchos alimentos.

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QUÍMICA EN LA COCINA

TABLA 1.1. Aminoácidos componentes de las proteínas Nombre

Abrev.

-R

pI

Hidrófilo Hidrófobo

Glicina

Gly, G

-H

6,06

Alanina

Ala, A

-CH3

6,02

X

Indis.

X

Disp. X X

Valina

Val, V

-CH(CH3)2

5,97

X

X

Leucina

Leu, L

-CH2CH(CH3)2

5,98

X

X

Isoleucina

Ile, I

-CH(CH3)CH2CH3

6,02

X

X

Serina

Ser, S

-CH2OH

5,68

X

Treonina

Thr, T

-CH(OH)CH3

6,53

X

Ac. Aspártico

Asp, D

-CH2COOH

2,97

X

X

Asparraguina Asn, N

-CH2CONH2

5,41

X

X

X X

Ac. glutámico

Glu, E

-(CH2)2COOH

3,22

X

X

Glutamina

Gln, Q

-CH2CH2CONH2

5,65

X

X

Lisina

Lys, K

-CH2(CH2)3NH2

9,74

X

X

Arginina

Arg, R

X

X*

Cisteína

Cys, C

-(CH2)3-NH-C=NH | NH2 -CH2SH

Metionina

Met, M

-CH2CH2-S-CH3

Fenilalanina

10,8 5,02

X

X

5,75

X

X

Phe, F

5,48

X

X

Tirosina

Tyr, Y

5,65

Triptófano

Try, W

5,88

Histidina

His, H

7,58

Prolina

Pro, P

**

* Indispensable para niños, no para adultos. ** Prolina es un iminoácido de fórmula

6,3

X

X

X

X

X

X* X

X

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LA QUÍMICA EN LA VIDA COTIDIANA

1.1.2.

Péptidos y proteínas

La unión de los aminoácidos entre sí mediante un enlace amida (enlace peptídico) da lugar a la formación de péptidos y proteínas.

De acuerdo con el número de restos de aminoácidos 2, 3, 4, etc., se forman di, tri, tetrapéptidos, etc. Se consideran oligopéptidos los que contienen hasta 10 restos de aminoácidos. A los péptidos mayores se les denomina polipéptidos, desde los cuáles el paso a proteínas se produce sin solución de continuidad. Para la mayoría se considera el límite de un peso molecular de unos 10.000, es decir unos 100 restos de aminoácidos. Los péptidos se pueden producir en el tracto gastrointestinal durante la digestión de las proteínas por las enzimas proteasas o existir en estado natural como la carnosina, anserina o balenina (dipéptidos del músculo de vertebrados), las hormonas de la pituitaria posterior (oxitocina y vasopresina) o el tripéptido glutation, presente en cítricos y en la sangre y empleado como saborizante ya que en su degradación térmica produce compuestos con aroma similar al de la carne. Las proteínas, al igual que los péptidos, están formadas por aminoácidos enlazados mediante unión de tipo amida. El orden en que se encuentran unidos los aminoácidos en la cadena (estructura primaria) y de la que dependen la conformación de la molécula (estructuras secundaria y terciaria), es una propiedad controlada genéticamente y única para cada fracción por lo que el aprovechamiento biológico de una proteína debido a la especificidad de las enzimas digestivas, va a depender en gran medida de su secuencia. En muchos casos las proteínas forman agregados que tienen determinada geometría (estructura cuaternaria). Cuando se altera la conformación nativa (estructuras secundaria y terciaria) se habla de proteína desnaturalizada. La desnaturalización puede ser producida por cambios de temperatura, pH, adición de disolventes orgánicos, etc., y puede ser, en general: — reversible cuando la cadena peptídica sigue más o menos plegada por interacción con los agentes desnaturalizantes o

QUÍMICA EN LA COCINA

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— irreversible si la cadena peptídica desplegada se estabiliza por interacción intermolecular con otras cadenas peptídicas como ocurre en la cocción de los huevos (coagulación) donde la clara, gelatinosa y transparente se vuelve dura y blanca. Estas moléculas abiertas son atacadas fácilmente por enzimas contenidas en el propio alimento o en el estómago humano que las hidrolizan en sus aminoácidos. Por este motivo, la carne que ha sido sometida a algún proceso de cocción se digiere mejor que la carne cruda. Las proteínas pueden ser: — Simples u homoproteínas: cuando en su composición solo hay aminoácidos. Entre ellas está la insulina. — Conjugadas o heteroproteínas: las que además de aminoácidos poseen una fracción no proteica o grupo prostético. Entre ellos: • Metaloproteínas. Contienen un metal, Cu o Fe como la hemoglobina y la mioglobina, muy abundante en mamíferos buceadores como ballena, foca y morsa, cuyos músculos son tan ricos en mioglobina que presentan una coloración pardo oscura. • Glucoproteínas: unidas a hidratos de carbono, como el colágeno. • Lipoproteínas: unidas principalmente a fosfolípidos, colesterol y triglicéridos. • Fosfoproteínas como la caseína de la leche, que contiene ácido fosfórico esterificado con restos de serina. • Nucleoproteínas: que se encuentran sobre todo en el material genético de muchas células.

1.2. 1.2.1.

LÍPIDOS Importancia y clasificación

La palabra lípido viene del griego «lipos» que significa grasa. Se trata de un grupo de compuestos que contienen carbono, hidrógeno y oxígeno, a veces también nitrógeno y fósforo y que integran cadenas hidrocarbonadas alifáticas o aromáticas. Los lípidos son, un grupo heterogéneo de sustancias, que tienen en común el ser solamente solubles en disolventes orgánicos e insolubles en agua pudiendo, debido a esto, separarse fácil-

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LA QUÍMICA EN LA VIDA COTIDIANA

mente de proteínas e hidratos de carbono. Hay lípidos que son tensioactivos, por tener componentes con grupos hidrófilos. A estos compuestos, entre ellos los fosfoglicéridos y esfingolípidos (contienen en vez de glicerol, el aminoalcohol esfingosina) que se orientan espontáneamente con el grupo polar hacia el agua, se les puede clasificar como polares (anfifílicos), diferenciándolos así de los lípidos neutros o no polares. La importancia de los lípidos en relación con la nutrición estriba en su elevado valor energético (9 kcal/gramo) y en la presencia en ellos de ácidos grasos y vitaminas. Por ser poco conductores del calor son importantes aislantes naturales, lo que permite que el tejido adiposo mantenga estable la temperatura del organismo en animales y en el hombre. Además, tienen propiedades indispensables en la preparación de alimentos, como: — Sabor agradable. — Capacidad disolvente para sustancias aromáticas y sápidas. — Permitir preparar los alimentos en medio oleoso a temperaturas elevadas. — Contribuir a la textura y a las propiedades sensoriales del alimento. Algunos pueden actuar como emulsionantes y otros son pigmentos liposolubles. Se pueden encontrar principalmente en tejidos animales y semillas oleaginosas y excepcionalmente en alguna fruta como el aguacate. También en aceitunas y nueces. La clasificación de los lípidos se puede hacer basándose en alguna propiedad física o química: — En el carácter polar o apolar comentado anteriormente; — en su capacidad o no para producir jabones: saponificables o insaponificables o — en función de su estructura química (Tabla 1.2). TABLA 1.2. Clasificación de los lípidos A. Lípidos simples. Ésteres de ácidos grasos y alcoholes 1. Grasas y aceites. Ésteres de glicerol con ácidos monocarboxílicos. 2. Ceras. Esteres de alcoholes monohidroxilados y ácidos grasos. B. Lípidos compuestos. Lípidos simples conjugados con moléculas no lipídicas 1. Fosfolípidos. Diacilglicéridos que contienen una molécula de ácido fosfórico unida al glicerol (enlace ester) y a una base que puede ser nitrogenada como la colina, el aminoácido serina o un alcohol como el inositol. (Continúa)

25

QUÍMICA EN LA COCINA

(Continuación) 2. Glucolípidos. Compuestos de carbohidratos, ácidos grasos y esfingosinol, llamados también cerebrósidos. C. Compuestos asociados 1. Ácidos grasos libres (derivados de los lípidos simples). 2. Pigmentos. 3. Vitaminas liposolubles. 4. Esteroles. 5. Hidrocarburos

1.2.2.

Estructura y clasificación de los ácidos grasos

Las grasas y los aceites, formados casi en un 100% por triacilglicéridos (ésteres de ácidos grasos con glicerol), son los lípidos más abundantes en los alimentos. Por tanto, los ácidos grasos son los componentes más comunes de los lípidos que representan un interés en alimentación, debiéndose fundamentalmente a su presencia y concentración las diferencias de estabilidad, comportamiento, estado físico, etc., encontradas en grasas y aceites. Los ácidos grasos que comúnmente se encuentran en los alimentos (Tabla 1.3), son ácidos monocarboxílicos, saturados o insaturados, de cadena lineal, con un número par de átomos de carbono y que generalmente se encuentran esterificados formando los triacilglicéridos. TABLA 1.3. Ácidos grasos más comunes presentes en los alimentos Nombre sistemático

Nombre común

Estructura

Punto fusión °C

n-Butanoico

Butírico

4:0

–7,9

n-Hexanoico

Caproico

6:0

–3,4

n-Octanoico

Caprílico

8:0

16,7

n-Decanoico

Cáprico

10:0

31,6

Ácidos saturados

n-Dodecanoico

Láurico

12:0

44,2

n-Tetradecanoico

Mirístico

14:0

54,1

n-Hexadecanoico

Palmítico

16:0

62,7

n- Octadecanoico

Esteárico

18:0

69,6

n-Eicosanoico

Araquídico

20:0

75,4

n-Docosanoico

Behénico

22:0

79,9

(Continúa)

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LA QUÍMICA EN LA VIDA COTIDIANA

(Continuación) Nombre sistemático

Nombre común

Estructura

Punto fusión °C

Palmitoleico Oleico Linoleico Linolénico Araquidónico

16:1∆9 18:1∆9 18:2∆9,12 18:3∆9,12,15 20:4∆5,8,11,14

–0,5 10,5 –5,0 –11,0 –49,5

Ácidos insaturados cis-9-Hexadecenoico cis-9-Octadecenoico cis,cis-9,12-Octadecadienoico Todos-cis-9,12,15-Octadecatrienoico Todos-cis-5,8,11,14-Eicosatetraenoico Todos-cis-7,10,13,16,19-Docosapentenoico

Clupanodónico 22:5∆7,10,13,16,19

Su estructura puede indicarse de forma abreviada (Tabla 1.3) dando en primer lugar el número total de átomos de carbono, seguido de dos puntos, del n.o total de dobles enlaces y de las posiciones de los mismos precedidas del símbolo ∆. Los bajos puntos de fusión que caracterizan a los aceites están relacionados bien, con una alta proporción de ácidos grasos insaturados, como en el aceite de oliva y maíz, bien con una alta proporción de ácidos grasos de cadena corta, como en la leche y aceite de coco.

1.2.2.1.

Ácidos grasos saturados

Este grupo de compuestos lo integran ácidos de 4 a 24 átomos de carbono en los que el punto de fusión aumenta con el peso molecular; así a 25 °C los de C4-C8 son líquidos, mientras que los de números de C superiores a 10 son sólidos. Por el contrario, su solubilidad en agua es inversamente proporcional al peso molecular. Su estabilidad frente a procesos de deterioro (oxidación) es más alta que en los insaturados, aunque cuando las temperaturas son muy elevadas (por encima de 200 °C) como sucede cuando se fríen los alimentos, pueden sufrir reacciones de oxidación. En cuanto a su procedencia: el ácido láurico abunda en el aceite de coco, el palmítico en los lípidos de la palma, mientras que el butírico solo se encuentra en la grasa de la leche o la mantequilla y esto se aprovecha para cuantificar la presencia de grasa láctea en los productos o la adulteración de la misma. Los ácidos grasos con menos de 10 átomos de C, y dependiendo de la concentración, son los responsables del aroma y sabor de los derivados lácteos:

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— A concentraciones altas causan problemas de rancidez y — a bajas concentraciones les confieren al queso y a la mantequilla las propiedades sensoriales requeridas. Se recomienda que su consumo no represente más de un 10% de las calorías totales de una dieta, debido a que se piensa que pueden ser la causa de problemas de arteriosclerosis.

1.2.2.2.

Ácidos grasos no saturados

Los más comunes son los que tienen uno, dos o tres dobles grupos alilo en el resto acilo. Los que contienen una sola insaturación —monoinsaturados— suelen presentar el doble enlace entre las posiciones 9 y 10. En forma natural, los dobles enlaces suelen presentar configuración cis, y cuando hay dos o más, estar separados por un grupo metileno. Son compuestos muy abundantes en los aceites vegetales y marinos, con una alta reactividad y por tanto susceptibles a oxidarse e isomerizarse, siendo su temperatura de fusión inferior a la de los saturados de igual longitud de cadena. En los aceites que provienen de algunos peces existe una relación directa entre el grado de insaturación y la temperatura del agua; a medida que ésta es más fría hay un mayor número de insaturaciones, lo que permite a los lípidos permanecer en estado líquido a esas temperaturas y hace también que sean los aceites de origen animal los que se oxiden más fácilmente. Por ejemplo el aceite de arenque contiene ácido araquidónico y clupanodónico en cantidades que representan más del 10% de los ácidos grasos totales. El ácido linoleico está considerado como un ácido graso indispensable, ya que no se sintetiza en el organismo, recomendándose una ingestión de 2-10 gramos por día. Es un precursor del araquidónico (considerado también indispensable) y se utiliza en la síntesis de hormonas prostaglandinas. Entre las funciones de los ácidos grasos indispensables están la regulación del metabolismo del colesterol y el mantenimiento del pelo y la piel.

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LA QUÍMICA EN LA VIDA COTIDIANA

1.2.3.

Fosfolípidos, ceras y esteroles.

Fosfolípidos En casi todos, el ácido graso en posición α suele ser saturado (palmítico o esteárico) o monoinsaturado (oleico), mientras que el situado en posición β es insaturado (linoleico, linolénico o araquidónico). Esta elevada instauración hace no sólo que se oxiden fácilmente sino que sean los iniciadores de las reacciones de deterioro en las grasas y aceites que los contienen; aunque en algunos casos, en función de la concentración pueden actuar como antioxidantes, como ocurre con la lecitina utilizada en productos infantiles y pastelería. Junto con las proteínas participan en la construcción de las membranas celulares por lo que se encuentran tanto en los alimentos de origen animal como vegetal. Ceras Son esteres formados por una molécula de un alcohol monohidroxilado de cadena larga y una de ácido graso. Se trata de lípidos que funden entre 40 y 100 °C, resistentes a la hidrólisis y que actúan como protectores de hojas, tallos y frutos en los vegetales y del pelo, lana y plumas de los animales. Esteroles Son lípidos insaponificables (no tienen capacidad de formar jabones). En su composición encontramos, el grupo químico ciclopentanoperhidrofenantreno, una cadena hidrocarbonada y un alcohol. Están presentes tanto en el reino vegetal como animal, siendo el colesterol el esterol animal más importante y abundante. Sólo el 35% del colesterol presente en el cuerpo humano proviene de la dieta, siendo el 65% restante sintetizado en el hígado. Un consumo excesivo de colesterol y de grasas

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saturadas conlleva un incremento del primero en sangre, que puede provocar un depósito de placas de lípidos en las paredes de las arterias. — En la yema de huevo los triacilglicéridos representan el 66% de los lípidos totales, el colesterol el 5% (aprox. 225-275 mg por huevo) y los fosfolípidos el 28%. — En la leche los fosfolípidos representan un 0,2-1% y el colesterol un 85% (120 mg/L) — El pescado y la carne de bovino contienen 75 mg de colesterol por cada 100 g.

1.2.4.

Deterioro de los lípidos. Rancidez

La rancidez es un indicio familiar del deterioro de grasas y aceites. En la grasa de la leche, normalmente la rancidez es debida a la presencia de ácidos grasos de cadena corta, originados en la hidrólisis de los triglicéridos (lipólisis) por la acción de microorganismos, enzimas o altas temperaturas. Los ácidos producidos, caproico, butírico, láurico y caprílico, son ácidos volátiles, con olores peculiares y responsables del deterioro sensorial de estos productos. En otras grasas y aceites, así como en las partes grasas de carnes y pescados la rancidez es el resultado de la autoxidación de los ácidos grasos insaturados. Se trata de un mecanismo que funciona a través de la formación de radicales libres, que genera compuestos que a su vez catalizan la propia reacción y que se favorece a medida que aumenta la concentración de ácidos grasos insaturados. Existen una serie de factores que favorecen esta reacción, como son: a) Altas temperaturas por encima de 60 °C, aunque puede producirse también, debido a la presencia de catalizadores, en alimentos refrigerados e incluso congelados. b) Presencia de Cu y Fe en concentraciones inferiores a 1 ppm. c) Radiación ultravioleta. d) Peróxidos provenientes de grasas oxidadas, por lo que no es conveniente mezclar aceites ya utilizados con aceites nuevos. El uso reiterado de aceites utilizados para freír alimentos, conduce a través de reacciones de polimerización, a la formación de compuestos de

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alto peso molecular que son los causantes de las espumas y del aumento de viscosidad del aceite. Aunque es posible retardar la aparición de rancidez en grasas y aceites, evitando altas temperaturas, presencia de metales, etc., la adición de antioxidantes en alimentos grasos es de uso común. A pesar de la polémica existente acerca de su posible carcinogenidad, parece que no podrán retirarse completamente hasta que: 1.

La cuestión de la carcinogenidad esté clarificada y

2.

se realicen más progresos en cuanto a su sustitución por antioxidantes naturales, como los tocoferoles o los ácidos grasos derivados del ácido ascórbico.

Los peróxidos actúan también sobre algunas proteínas produciendo compuestos de efectos aún desconocidos sobre el organismo humano, reduciendo su calidad debido a la pérdida de aminoácidos como lisina, triptófano, metionina, etc., y provocando su polimerización e insolubilización.

1.3. 1.3.1.

HIDRATOS DE CARBONO Importancia

Son las sustancias orgánicas más ampliamente distribuidas y la fuente más barata de alimentos, constituyendo en muchos países del 50 al 80% de su dieta. Las plantas verdes a partir de dióxido de carbono y agua y con ayuda de la energía lumínica del sol sintetizan glucosa, mediante el proceso denominado fotosíntesis. 6CO2 + 12H2O → C6 H12O6 + 6H2O + 6O2 A partir de este azúcar y mediante diversas rutas bioquímicas, se obtienen otros como fructosa, sacarosa, etc. La glucosa tiene una enorme importancia en el metabolismo de las células ya que genera, por medio de la glucolisis y el ciclo de Krebs, ATP que es la base energética de los sistemas biológicos. El glucógeno (presente en los músculos y en el hígado proporciona la energía necesaria para el movimiento muscular y su exceso se convierte en grasa) y el almidón constituyen respectivamente,

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las fuentes de reserva de glucosa en animales y plantas. Los hidratos de carbono pertenecen al grupo de nutrientes básicos en la alimentación, siendo incluso aquellos no digeribles como la celulosa o pectinas que se eliminan por las heces sin producir energía, necesarios como fibra cruda para conseguir una alimentación equilibrada. Cumplen una serie de funciones en los alimentos, entre las que podemos destacar las de: espesantes, estabilizantes, edulcorantes, gelificantes y precursores de compuestos con aroma o color que se forman en los alimentos.

Con el nombre de «fibra» se designa a un grupo de polisacáridos que solo se encuentran en forma natural en alimentos de origen vegetal. Tienen la capacidad de hincharse al absorber agua y aumentar así el volumen de la materia fecal, provocando un aumento de los movimientos peristálticos y facilitando el tránsito intestinal. Una dieta pobre en fibra se relaciona con problemas de diverticulosis, hemorroides, cáncer de colon y recto, etc. Por el contrario una dieta demasiado abundante en fibra puede provocar diarrea y déficit en los niveles de Ca, Zn, Fe, Mg, P, vitamina B12 y algunos aminoácidos.

1.3.2.

Clasificación

El nombre de hidratos de carbono o carbohidratos se utilizó en principio para designar una serie de compuestos conteniendo carbono, hidrógeno y oxígeno y de fórmula empírica CnH2nOn . Posteriormente, se han descubierto numerosos compuestos que, aún no ajustándose a esta fórmula empírica, pero debido a su comportamiento químico, deben incluirse como carbohidratos, por ejemplo los dexosiazúcares, aminoazúcares y otros compuestos. Su clasificación se hace en base a distintos criterios, entre otros: poder edulcorante, utilización en alimentación, abundancia en la naturaleza o estructura química y que al igual que en los lípidos es el criterio que vamos a seguir para su clasificación. Así y de acuerdo al número de átomos de carbono presentes podemos hablar de monosacáridos, disacáridos y polisacáridos (Tabla 1.4).

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TABLA 1.4. Clasificación de los hidratos de carbono más importantes en alimentos a) Monosacáridos Pentosas: xilosa, arabinosa, ribosa… Hexosas: — Aldohexosas: glucosa, galactosa, manosa… — Cetohexosas: levulosa o fructosa, sorbosa… b) Oligosacáridos Disacáridos: lactosa, sacarosa, maltosa… Trisacáridos: rafinosa… Tetra y pentasacáridos: estaquiosa, verbascosa… c) Polisacáridos Homopolisacáridos: almidón, glucógeno, celulosa… Heteropolisacáridos: hemicelulosa, pectinas…

1.3.3.

Monosacáridos

Los hidratos de carbono que no pueden ser hidrolizados en otros más simples se denominan monosacáridos. Son polihidroxialdehidos (aldosas) derivados del gliceraldehído, o polihidroxicetonas (cetosas), derivadas de la hidroxiacetona. Según el número de átomos de carbono, se designan como tetrosas, pentosas, hexosas… o como tetrulosas, pentulosas, hexulosas… respectivamente, según pertenezcan a una u otra serie, indicándose la posición del grupo cetónico con un número. El C-2 del gliceraldehído es asimétrico existiendo dos enantiómeros el D (hidroxilo del C asimétrico a la derecha) y el L (hidroxilo del C asimétrico a la izquierda). La adición de sucesivas unidades -CHOH dará lugar a la formación de tetrosas, pentosas y hexosas de las series D (D-aldosas) y L (L-aldosas), cuando el grupo hidroxilo del C asimétrico más alejado del aldehído se encuentre a la derecha o la izquierda del plano central de la molécula, respectivamente. De cada una de las 4 tetrosas obtenidas a partir del gliceraldehído se obtienen 8 pentosas, que a su vez conducen a la formación de 16 hexosas isómeras. En la figura 1.1 se recogen las fórmulas y nombres de D-aldosas en la proyección de Fischer. La glucosa y la galactosa son epímeros en el C-4, es decir son isómeros que sólo se diferencian en la posición de un grupo hidroxilo (en este caso el 4) distinto al de referencia (C-5).

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FIGURA 1.1. D-aldosas de 4, 5 y 6 átomos de C en proyección de Fischer.

Los azúcares pueden representarse mediante las proyecciones de Fischer y de Haworth o mediante la fórmula conformacional (Figura 1.2).

FIGURA 1.2. Diferentes representaciones de la D-Glucosa.

Debido a la alta reactividad del grupo carbonilo hacia los grupos alcohol de la misma molécula, todos los monosacáridos a partir de tetrosas y 2-pentulosas pueden ciclarse mediante la formación de un enlace he-

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LA QUÍMICA EN LA VIDA COTIDIANA

miacetálico para dar lactoles hexagonales o pentagonales. Los lactoles derivados del tetrahidrofurano se nombran como furanosas, mientras que los derivados del tetrahidropirano se denominan piranosas. La unión hemiacetal origina un nuevo centro asimétrico en el C-1, dando lugar a dos formas diastereómeras denominadas anómeros y que se designan por α y β. En la proyección de Haworth es válida, en general, la regla de que el grupo -OH se encuentra por debajo/encima del plano del anillo en los anómeros α/β de la serie D y por encima/debajo en los de la serie L.

1.3.3.1.

Propiedades y distribución en la naturaleza

Los monosacáridos son compuestos solubles en agua, en general con sabor dulce, aunque hay algunos amargos (la β-D-manosa es dulce-amarga) y que se encuentran mayoritariamente formando diversos polisacáridos. — La glucosa o D-gluco-hexosa, conocida también como azúcar de uva (porque constituye el 95% de los azúcares totales) o como dextrosa (porque es dextrorrotatoria), es el monosacárido más abundante, encontrándose en diferentes frutas y hortalizas como la cebolla. La glucosa que se emplea comercialmente se obtiene por hidrólisis del almidón. — La fructosa o D-arabino-2-hexulosa, se encuentra principalmente en las mieles y jugos de diversas frutas y se produce en cantidades equimoleculares junto a la glucosa por hidrólisis de la galactosa. Forma parte de algunos polisacáridos como la inulina. — La galactosa forma parte de algunos compuestos como los cerebrósidos y los gangliósidos indispensables en el tejido nervioso del cerebro. Es componente, junto con la glucosa, de la lactosa de la leche. La mayoría de las pentosas se encuentran al igual que las anteriores como polímeros y además formando parte de diversos glucósidos (compuestos formados por la unión de un azúcar, mediante su carbono anomérico reductor, a un grupo alcohol propio o de otro compuesto que puede ser o no un azúcar). La ribosa es un componente de los nucleótidos que integran los ácidos nucleicos. La ramnosa (desoxiazúcar) es una metilpentosa que forma parte de varios glucósidos como la naringina (ver 1.8.2.4), hesperidina y otras antocianinas.

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1.3.4.

35

Oligosacáridos

«Oligo» en griego significa poco. Se trata, por tanto, de compuestos resultantes de la condensación de 2 a 10 unidades de monosacáridos mediante un enlace glucosídico y con pérdida de una molécula de agua. En relación con los alimentos los más importantes son los disacáridos. El enlace glucosídico puede formarse entre el –OH del C anomérico de un monosacárido y el –OH de otro monosacárido resultando un disacárido reductor, o entre los –OH de los C anoméricos de ambos monómeros, por lo que el disacárido resultante tendrá carácter no reductor. Al estar enlazados por un átomo de oxígeno reciben el nombre de O-glucósidos.En general los disacáridos se clasifican de acuerdo con su poder reductor: — Los que son capaces de reducir las soluciones de Fehling o glicosilglicósidos como la lactosa, celobiosa, maltosa e isomaltosa y — Los que no la reducen o glicosilgliconas como la sacarosa o la trehalosa. Las judías contienen una cantidad importante de rafinosa (glucosa, fructosa y galactosa). El tracto intestinal de los humanos no sintetiza α-galactosidasa, enzima que actúa sobre este oligosacárido y pasa, por tanto, intacta al intestino grueso, donde si es atacada y metabolizada por su flora intestinal. Se producen varios gases, especialmente CO2 que da lugar a las flatulencias típicas que se sufren después de comer legumbres.

1.3.4.1.

Lactosa

Formada por una molécula de glucosa y otra de galactosa unidas mediante un enlace glucosídico β(1,4). Es el azúcar de la leche (aprox. en un 5% peso/volumen en la de vaca). Es un 75% menos dulce que la sacarosa y por estar libre el C anomérico de la glucosa tiene carácter reductor.

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1.3.4.2.

LA QUÍMICA EN LA VIDA COTIDIANA

Maltosa

Es un azúcar reductor formado por la unión de dos moléculas de glucosa mediante enlace glucosídico α(1,4). Es soluble en agua, menos dulce que la glucosa y se encuentra en la cebada y en los hidrolizados de maíz y de almidones.

1.3.4.3.

Sacarosa

Es el azúcar que consumimos a diario y químicamente está formado por una unidad de glucosa y otra de fructosa unidas mediante un enlace glucosídico β(1,2) entre el carbono aldehídico de la glucosa y el cetónico de la fructosa, lo que hace que la sacarosa carezca de poder reductor. Es un disacárido muy soluble en agua, fácilmente hidrolizable, que se encuentra en la mayoría de las frutas, de las raíces y de los granos y que se obtiene de la caña de azúcar y de la remolacha. Se trata de un azúcar, que en el intestino se transforma fácilmente en glucosa, la cuál pasa rápidamente a sangre; hecho a tener en cuenta por aquellas personas con problemas en el sistema hormonal que la regula.

Cuando la sacarosa se hidroliza química o enzimáticamente, se forma una mezcla de azúcares conocida como «azúcar invertido», nombre que se debe al cambio de poder rotatorio que se produce (de +66,5° a –19,8° por la fuerte influencia de la fructosa), siendo la rotación específica de glucosa y fructosa de +52,7° y –92,4° respectivamente. Este cambio se

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produce en forma natural en la miel de abeja y debido a la presencia de fructosa es algo más dulce (27% aprox.) que la sacarosa.

1.3.5.

Polisacáridos

Aunque de forma convencional, se considera polisacárido a aquel polímero con más de 10 unidades de monosacáridos; sin embargo, la mayoría de ellos contienen cientos y a veces miles de unidades de monómero. Pueden estar integrados por un solo tipo de monosacáridos —homopolisacáridos— como la celulosa y el almidón, o por diferentes tipos de monosacáridos —heteropolisacáridos— como las pectinas. Cuando están puros son incoloros, inodoros e insípidos.

1.3.5.1.

Celulosa

Formado por cadenas lineales de unidades de D-glucopiranosas unidas por enlaces β(1,4). Se halla presente en frutas, hortalizas y cereales como constituyente estructural de las paredes celulares. El organismo humano no cuenta con las enzimas celulasas en el tracto gastrointestinal, por lo que la celulosa forma parte de la fibra cruda que es eliminada en las heces sin haber sido aprovechada.

1.3.5.2.

Almidón

Es una mezcla de dos polisacáridos muy similares: la amilosa (cadenas lineales de unidades de α maltosa) y la amilopectina (se diferencia de la anterior en que contiene ramificaciones unidas por enlaces α-D-(1,6), localizadas cada 15-25 unidades de glucosa). Se encuentra como polisacárido de reserva energética en los cereales, tubérculos y en algunas frutas como el plátano, variando su concentración de forma inversa al grado de madurez.

Los arroces de grano largo tienen mas amilosa que los de grano medio y cuando se pasan de cocción se vuelven menos pegajosos y se pasan menos que los otros pero, por el contrario, absorben menos líquido de cocción y resultan menos sabrosos que los de grano medio.

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LA QUÍMICA EN LA VIDA COTIDIANA

1.3.5.3.

Glucógeno

Su estructura es muy parecida a la de la amilopectina con la diferencia de que presenta ramificaciones cada 12-16 unidades de glucosa. Se encuentra en el músculo y en el hígado y es el polisacárido de reserva energética animal más importante ya que se convierte rápidamente en glucosa.

1.4.

AGUA

Cerca del 70% del cuerpo humano es agua, aunque hay ciertos tejidos como cabellos, dientes y huesos que la contienen escasamente. El organismo por el sudor, la orina, las heces y la respiración pierde agua continuamente, agua que ha de reponer para efectuar todas sus funciones adecuadamente. Es el componente más abundante en muchos alimentos (Tabla 1.5) y aunque somos conscientes de la necesidad biológica que tenemos de beber agua, quizá no lo seamos tanto del porcentaje con el que contribuyen los alimentos sólidos (aprox. 850 mL/día) al total de agua ingerido (la mayor parte con los líquidos). TABLA 1.5. Cantidad de agua en algunos alimentos y bebidas Alimentos

Agua (% peso/peso)

Alimentos

Agua (%peso/peso)

Lechuga, espárrago Calabaza, brócoli Zanahoria, patata Cítricos Leche Manzanas, cerezas Queso Pan blanco Salami

95 92 90 87 87 85 37 35 30

Miel Mantequilla Harina de trigo Leche en polvo

20 16 12 4

Bebidas

Agua (%v/v)

Cerveza Leche Whisky

90 87 60

El agua es el medio en el que transcurren muchas reacciones químicas y enzimáticas y por tanto su eliminación o inmovilización por incremento en las concentraciones de azúcar o de sal (procesos de secado,

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ahumado, salado, etc.), conlleva un aumento de la vida útil de muchos alimentos, al producirse la inhibición de muchas de estas reacciones e incluso del crecimiento de microorganismos.

1.5.

VITAMINAS

Las vitaminas son componentes esenciales de los alimentos, que empezaron a adquirir importancia cuando se observó que su carencia en la dieta (hipovitaminosis o avitaminosis en su forma más grave) provocaba grandes males como el raquitismo, descrito ya por egipcios y romanos. Es importante evitar su pérdida durante la preparación de los alimentos, como por ejemplo la producida por extracción en los procesos de cocción o escaldado (sobre todo de las hidrosolubles), teniendo siempre en mente que generalmente un consumo variado de alimentos garantiza un aporte suficiente de vitaminas. Con este nombre se agrupan 13 compuestos con diferente estructura química y que presentan las siguientes características: — Representan sólo el 0,015-0,02% de la dieta de un individuo. — No producen energía, pero actúan en el control y la catálisis de reacciones propias de los procesos metabólicos. — Debido a que se encuentran en muchos alimentos en una forma química sin actividad biológica, el organismo humano tiene que convertirla en su forma activa mediante distintas reacciones. — Ciertas vitaminas se denominan indispensables ya que el organismo requiere ingerirlas en la dieta diaria. — Otras como: biotina, ácido pantoténico, cobalamina y vitamina K, son sintetizadas en cantidades considerables por la microflora intestinal del hombre y absorbidas a través de la pared del tracto gastrointestinal. Por esta razón son pocos los casos de deficiencia de estas cuatro vitaminas. Las cantidades de vitaminas requeridas por el organismo humano son muy bajas (son suficientes las contenidas en una dieta equilibrada), por lo que su consumo en grandes cantidades y durante períodos largos de tiempo, pueden originar problemas de salud.

40

LA QUÍMICA EN LA VIDA COTIDIANA

Las vitaminas, al no pertenecer a un grupo específico de compuestos y tener estructuras químicas diferentes, se clasifican de acuerdo a su solubilidad en: Liposolubles: Vitamina A, vitamina D, vitamina E y vitamina K. Contienen dobles enlaces en su estructura que las hace sensibles a las reacciones de oxidación. Son solubles en disolventes orgánicos y aceites. El hombre al igual que otros mamíferos las almacena en el tejido adiposo, principalmente del hígado, lo que hace que una persona correctamente alimentada pueda sobrevivir varias semanas sin consumirlas. Hidrosolubles: Tiamina (B1), Riboflavina (B2), vitamina B6, Niacina, Ácido pantoténico, Biotina, Ácido fólico, vitamina B12 y vitamina C. El hombre no tiene capacidad de almacenarlas por lo que requiere de un aporte continuo en la dieta. El déficit de vitaminas en la dieta humana causa una serie de problemas, como se puede ver en la tabla 1.6. TABLA 1.6. Problemas más importantes asociados al deficit de vitaminas Vitamina A D E

Manifestaciones

Vitamina

Manifestaciones

Xeroftalmia y Nictalopia Raquitismo Anemia hemolítica en prematuros

Niacina B6 Acido Pantoténico Biotina Acido fólico B12 C

Pelagra Dermatitis seborreica — — Anemia megaloblástica Anemia perniciosa Escorbuto

Coagulación retardada K Beriberi Tiamina (B1) Riboflavina (B2) Queilitis y queilosis

1.5.1.

Contenido de vitaminas en los alimentos

Podemos decir que los vegetales en general son más ricos en vitaminas hidrosolubles que liposolubles, situación contraria a lo que ocurre en los alimentos de origen animal; aunque hay excepciones como en el caso de las espinacas y las coles que son ricas en vitamina K. La concentración de vitaminas en los vegetales es función de varios factores como, radiación solar, disponibilidad de agua, época del año, fertilización, estado de madurez, etc., y hasta de su localización en el árbol como ocurre en los cítricos (los más externos contienen mayor propor-

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ción que los más internos). Además dentro de un mismo fruto, la distribución no es homogénea; la manzana concentra hasta el 80% de vitamina C en la piel, al igual que la naranja y el limón (de un 60-70% en la cáscara) mientras que la piña por el contrario acumula la mayor cantidad de ácido ascórbico en el centro. En el caso de las carnes tiene influencia entre otras cosas la edad y alimentación de los animales, concentrándose en el hígado las vitaminas liposolubles y en el músculo pequeñas cantidades de algunas hidrosolubles. Algunas reacciones químicas producidas por valores muy altos o bajos de pH, o por aditivos como nitritos, sulfitos, etileno, propileno, peróxidos... influyen en la estabilidad de las vitaminas. La composición final del alimento depende, además, de los procesos industriales a que se les somete para su comercialización, de la forma de almacenamiento y de la preparación en el hogar.

1.5.2.

Necesidades, distribución y estabilidad

Vitamina A Para el adulto se recomienda un consumo diario de 3000 a 5000 UI (1UI equivale a 0.344 µg de trans-retinol) y se considera que un consumo de 18000 a 20000 UI durante uno o dos meses ocasiona toxicidad. Presenta su máxima actividad biológica cuando todas sus insaturaciones se encuentran en configuración trans.

Se encuentra fundamentalmente en el reino animal sobre todo en el hígado de peces y de mamíferos, en la grasa láctea y en la yema de huevo, en las formas de alcohol (retinol), aldehído (retinal), ácido (retinoico) o incluso esterificada con algunos ácidos grasos. En los vegetales existe en forma de β-caroteno (ver 1.7.2.1), que es un precursor también llamado

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LA QUÍMICA EN LA VIDA COTIDIANA

provitamina. Contienen carotenoides las verduras (zanahorias, espinacas, pimientos, tomates...), frutas (albaricoques y naranjas) y el aceite de palma. Al ser la vitamina A un hidrocarburo insaturado es sensible a las reacciones de oxidación, especialmente a temperaturas elevadas y en presencia de catalizadores como enzimas y metales de transición. Vitamina D Las necesidades son de 10 µg/día. El ergocalciferol (vitamina D2) y el colecalciferol (D3) son los compuestos más importantes de los 11 que se agrupan bajo el nombre de vitamina D. Sus precursores, el ergosterol localizado básicamente en las plantas (col, espinacas, levaduras, aceite de germen de trigo..) y el 7-dehidrocolesterol, se transforman en la respectiva vitamina por acción de la luz ultravioleta solar. En la naturaleza se encuentra casi exclusivamente vitamina D3. Contienen provitamina y vitamina D3 la yema de huevo, leche de vaca, mantequilla, moluscos, grasas animales e hígado de cerdo y vacuno. La vitamina D es sensible a la luz y al oxígeno pero resiste muy bien los tratamientos térmicos a que se someten los alimentos.

Vitamina E Con esta denominación se conocen una serie de tocoferoles siendo el α-tocoferol el más importante desde el punto de vista nutricional. Las necesidades son de 15 mg de α-tocoferol/día, aunque aumentan cuando la dieta es muy rica en ácidos grasos insaturados. Fuentes de tocoferol son principalmente los aceites vegetales, en especial los de germen de cereales. Los tocoferoles sufren reacciones de deterioro en el refino de los aceites.

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Vitamina K Se la conoce como factor antihemorrágico, existiendo varios compuestos naturales con esta actividad biológica, entre ellos las vitaminas K1 y K2. Las necesidades de vitamina K1 en el adulto son de 1-4 mg/día, que se cubren con los alimentos y con la vitamina que sintetizan las bacterias intestinales y que en parte se absorbe. La vitamina K1 se encuentra fundamentalmente en las partes verdes de las plantas, los huevos y en el hígado de cerdo y ternera. Son sensibles a los álcalis y a la luz y relativamente estables al oxígeno y tratamientos térmicos.

Tiamina o factor antiberiberi (vitamina B1) Abunda en órganos animales, pescado, huevo, leche, legumbres, patatas y en el pericarpio y germen de los granos de trigo, por lo que los síntomas que produce su deficiencia se observan frecuentemente en países orientales en los que la dieta consiste principalmente en arroz sin cascarilla que es donde se concentra la mayor cantidad de tiamina. Interviene en diversas reacciones del metabolismo de los hidratos de carbono Las necesidades para el adulto son de 1-2 mg/día, las cuáles aumentan con el aporte de hidratos de carbono. Es una de las vitaminas más inestables; al ser hidrosoluble se pierde en las aguas de lavado de los alimentos y también en el agua de descongelación de carnes, etc. La estabilidad depende del pH, temperatura y presencia de sulfitos y de nitritos utilizados en la conservación de productos cárnicos.

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LA QUÍMICA EN LA VIDA COTIDIANA

En algunos pescados se encuentran presentes unas enzimas llamadas tiaminasas capaces de hidrolizar la tiamina, por lo que si se mezclan con cereales se puede perder la vitamina B1 que estos contengan.

Riboflavina (vitamina B2) Las necesidades para el hombre adulto son de 1,6-2,6 mg/día, siendo las principales fuentes de esta vitamina, leche y productos lácteos, huevos, diversas clases de verduras (berros y champiñón cultivado) y productos cárnicos, especialmente vísceras. En algunos países industrializados se añade riboflavina a algunos alimentos como sopas y pastas, deficientes en este vitamina. Es bastante estable en las condiciones ordinarias de manipulación de los alimentos. La iluminación, especialmente entre 420-560 nm, da lugar mediante reacciones fotoquímicas a la formación de lumiflavina y de lumicromo, por lo que la luz fluorescente es menos dañina que la luz solar.

La leche expuesta dos horas aproximadamente a la luz solar puede perder hasta un 80% de riboflavina, pérdidas que se han reducido considerablemente al comercializar este alimento en envases opacos de plástico, aluminio o cartón.

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Vitamina B6 Poseen actividad de vitamina B6 el piridoxal (aldehído), la piridoxina (alcohol) y la piridoxamina (derivado amina). La forma activa en el metabolismo es el fosfato de piridoxal, siendo las necesidades en el adulto de 2 mg/día. Abunda mucho en alimentos de origen animal y vegetal; pescado, leche, huevo, queso, harina de trigo... Al igual que en el caso de las vitaminas B1 y B2 es tambien sintetizada por la microflora intestinal del hombre. A pH ácido las tres formas de vitamina B6 son resistentes a los tratamientos térmicos.

Niacina Con este nombre se designa al ácido nicotínico y a su correspondiente amina, la nicotinamida o niacinamida. Su deficiencia origina la enfermedad denominada pelagra o de las «3D» ya que ocasiona problemas de diarrea, dermatitis y demencia. Las necesidades en el adulto son de 12-20 mg/día. Fuentes especialmente ricas en esta vitamina son algunos órganos animales, las levaduras, setas y cereales. Es quizá la vitamina más estable ya que no se oxida, no se reduce y tampoco se altera por la acción de ácidos, álcalis o radiaciones electromagnéticas.

Ácido pantoténico Como su nombre indica (pantós = en todas partes) se halla ampliamente distribuido en la naturaleza, siendo necesarios de 6-8 mg/día para el adulto. Forma parte del coenzima A. Es bastante estable a pH entre 4 y 7,

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pudiendo degradarse a altas temperaturas; se estiman pérdidas del 10% en el tratamiento de la leche y entre un 10 y 30% en las verduras sometidas a cocción.

Biotina Las necesidades del adulto son de 150-300 µg/día. Se encuentra principalmente en la carne de res, cerdo y pollo, pescado, leche, huevo, harina de trigo, arroz manzana y zumo de naranja, siendo también sintetizada por la flora intestinal humana. Es bastante estable por lo que las pérdidas en los alimentos procesados suelen ser sólo del 10-15%.

La biotina del huevo reacciona con la avidina que es una glucoproteína del huevo, formándose un complejo insoluble que al no absorberse reduce el aprovechamiento de esta vitamina. Al calentar los huevos se desnaturaliza la proteína y la vitamina vuelve a estar disponible.

Ácido fólico Pertenece a un grupo de compuestos denominados folatos, de los cuáles el ácido fólico es el que presenta mayor actividad biológica. Las necesidades diarias en el hombre son de 0,5-1 mg. Se encuentra en alimentos como carne, hígado, riñón y muy abundantemente en los vegetales verdes de hojas. Es indispensable para el crecimiento del Lactobacillus casei y se pierde en todo proceso que implique contacto con agua. Se des-

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truye a altas temperaturas (cocción de alimentos), destrucción que se acelera con la presencia de nitritos y sulfitos. Vitamina B12 o cobalamina A pesar de que la microflora intestinal la produce y se absorbe una cantidad, es recomendable una ingesta diaria de 3-4 µg. No se ha podido sintetizar y no existe en vegetales, estando presente en productos de origen animal como leche, carne, huevos y alimentos fermentados. Es estable a altas temperaturas en un intervalo de pH de 4 a 6, siendo, en general, inocuos la mayoría de los procesos tanto caseros como industriales de preparación de alimentos. Vitamina C Existen varias sustancias con actividad biológica de vitamina C, siendo el ácido L-ascórbico la más importante desde el punto de vista nutricional, y por tanto la razón de que se utilicen como sinónimos. El hombre no sintetiza vitamina C, por lo que necesita ingerir una cantidad diaria de 45-80 mg. Se encuentra principalmente en las grosellas, fresas, perejil, naranjas, limones, pomelos, etc., en diferentes variedades de coles y en las patatas. Es la más inestable y lábil de todas las vitaminas, por lo que muchas veces se considera que si resiste el procesamiento y almacenamiento, todos los demás nutrimentos estarán poco afectados.

1.6.

MINERALES

Se denominan minerales a aquellos componentes de tejidos vegetales y animales que quedan en forma de cenizas después de incinerar. Algunos minerales se consideran esenciales para el correcto funcionamiento del organismo humano y su carencia, igual que en el caso de las vitaminas, puede provocar problemas de salud. También un consumo excesivo de sales y minerales puede causar graves daños en el organismo; cantidades elevadas de cloruro sódico o sal común puede conducir a problemas de hipertensión arterial. Se recomienda un consumo de 5-6 g diarios de cloruro sódico para un adulto, cantidad que se encuentra en forma natural en los alimentos.

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Según su concentración en las cenizas, podemos hablar de: — Macroelementos: Ca, K, P, Cl, Na y Mg y de — Microelementos o elementos traza: Fe, Zn, Cu, Mn, I, Mo, Co, etc. Muchos de ellos tienen diversas funciones, por ejemplo como cofactores de enzimas, reguladores de la presión osmótica de fluidos celulares y del pH, componentes de algunas macromoléculas (Fe de la hemoglobina) y componentes de determinadas estructuras corporales (P, Mg y Ca de huesos y dientes o Cu del tejido cerebral). Abundan en todos los alimentos, aunque su contenido dependerá del tipo de suelo, fertilizantes, plaguicidas, etc., y del agua utilizada (lluvia, pozos, ríos...) para el cultivo de vegetales, destinados tanto a consumo humano como animal. Su gran abundancia no implica disponibilidad al 100% para el hombre. Por ejemplo, si hablamos del: — Calcio: sólo se absorbe de un 30 a 40% del que se toma y el resto es eliminado por las heces. — Hierro: se absorbe y se utiliza de un 10-30%, preferiblemente como Fe2+ (sales ferrosas), aunque el Fe3+ gracias al HCl del estomago pasa a Fe2+, forma en que atraviesa la mucosa. — Fósforo: se aprovecha un 70% del ingerido. Por otra parte, el grado de absorción es también función de las interacciones que se puedan producir; así el grado de absorción de cinc (observado en ratas) está en función de la proteína con la que se administra (si la dieta es rica en caseína aprovechan hasta un 80%). También el uso de ácido fosfórico en bebidas o de fosfatos utilizados por la industria alimentaria afectan a la absorción de hierro y calcio. El ácido fítico o hexafosfato de inositol reacciona con algunos cationes como Fe, Mg, Zn y Ca dando lugar a los fitatos. El ácido fítico se extrae de semillas de distintos cereales como el arroz, la avena y el maiz y también de los frutos secos como almendra, avellana y cacahuete. Es un agente quelante del calcio en una amplia franja de pH pudiendo prevenir su acumulación. Inhibe la cristalización de sales cálcicas, tales como fosfatos y oxalatos, evitando la formación de depósitos minerales patológicos como los cálculos renales.

Debido a que son hidrosolubles, se producirán pérdidas en todas aquellas etapas en las que haya contacto entre el alimento y el agua. En la

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tabla 1.7 podemos ver el contenido en sodio, potasio, hierro, calcio y fósforo, de algunos alimentos. TABLA 1.7. Contenido de algunos alimentos en Na, K, Ca, Fe y P en mg/100 g de fracción comestible Alimento

Sodio

Potasio

Calcio

Hierro

Fósforo

Leche cruda de vaca Mantequilla Yema de huevo Clara de huevo Carne de vaca magra Carne de cerdo magra Arenques Arroz sin pulir Lechuga Repollo Patatas Lentejas Espinacas Tomate Manzanas Mandarinas

48 5 51 170 58 58 117 10 4 42 3,2 4 65 6 3 1,4

157 16 138 154 342 260 360 150 421 490 443 810 633 297 144 177

120 13 140 11 11 9 34 23 35 212 9,5 74 126 14 7 42

0,046 — 7,2 0,2 2,6 2,3 1,1 2,6 2,0 1,9 0,8 6,9 4,1 0,5 0,48 0,4

92 21 590 21 170 176 250 325 49 87 50 412 55 26 12 23

CARACTERÍSTICAS ORGANOLÉPTICAS DE LOS ALIMENTOS El que un alimento sea o no aceptado va a depender de muchos factores, entre los que se pueden destacar: color, sabor, olor, tacto, etc. El primer contacto que los consumidores tenemos con los alimentos es a través del ojo y son los colores de los alimentos los que nos permiten identificar muchas de sus propiedades, ya que tanto en forma natural como sometidos a distintos procesos de elaboración, presentan un color característico y bien definido, como el tostado de la corteza del pan y otros productos cocidos en el horno o el rosado de las carnes crudas. Disfrutar de un alimento es psicológicamente tan importante como el valor nutritivo lo es para el correcto desarrollo del organismo. Continuamente están apareciendo en el mercado alimentos procesados que de-

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ben reunir unas características sensoriales (color, olor, sabor, etc.) lo más similares posibles a los alimentos naturales para que sean aceptados por el consumidor. Este es uno de los retos que tienen hoy día los técnicos en alimentación; la extracción e identificación de todos estos compuestos para posteriormente imitar su síntesis y realizar ensayos hasta lograr los resultados que se buscan.

1.7.

COLOR

La luz visible es la porción del espectro electromagnético comprendida entre unas longitudes de onda, λ, de 380-780 nm. De aquí podemos deducir que el color es una propiedad de la materia relacionada con el espectro de la luz y podemos definirlo como «la impresión que produce en el ojo la luz emitida por un foco luminoso o difundida por los cuerpos». En la tabla. 1.8 podemos ver la relación entre la longitud de onda de la luz y el color. TABLA.1.8. La luz (longitudes de onda-columna central) aparece con los colores mostrados en la columna de la izquierda al ser captada por el ojo. Las sustancias que absorben luz a estas longitudes de onda aparecen con el color mostrado en la columna de la derecha Color

Longitud de onda (nm)

Violeta

400

Azul

450

Verde

500

Amarillo

550

Naranja

600

Rojo

650

Color complementario Amarillo Naranja Rojo Violeta Azul Verde

700

Los colores que presentan los alimentos vienen determinados por la presencia de distintos compuestos, principalmente orgánicos y que son pigmentos naturales muchas veces, como en el caso de la carne, con una función biológica importante —transporte de oxígeno—, colorantes añadidos o compuestos formados durante su elaboración.

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La mayoría de estos pigmentos se pueden agrupar en las siguientes categorías: 1. Clorofilas

2. Carotenos

3. Antocianinas

4. Flavonoides

5. Mioglobina y hemoglobina

1.7.1.

Clorofilas

Las clorofilas son los pigmentos responsables del color verde de las hojas de los vegetales y de los frutos inmaduros, color que pierden, bien por envejecimiento o en el proceso de maduración. Las algas, así como diferentes bacterias fotosintéticas contienen muchos tipos de clorofilas, aunque en la mayoría de las plantas superiores se encuentran presentes las clorofilas a y b (Figura 1.3) en relación aproximada de 1:3.

FIGURA 1.3. Estructura de las clorofilas a y b y del fitol.

La clorofila, que se encuentra localizada en los cloroplastos, unida a otros componentes como fosfolípidos, proteínas y a veces a algunos carotenoides, es la encargada de llevar a cabo el proceso de la fotosíntesis.

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Estabilidad — Al ser insoluble en agua, la clorofila no se pierde en el lavado de frutas y vegetales. — Sin embargo su estructura química se altera fácilmente por agentes como: oxidantes, luz, pH, altas temperaturas y algunas enzimas. La figura 1.4 muestra las transformaciones de la clorofila, procesos favorecidos a altas temperaturas.

FIGURA 1.4. Transformaciones de la clorofila.

— La acción de la clorofilasa favorece la ruptura del enlace éster (clorofilina + fitol) y se puede obviar mediante el escaldado. — En los vegetales a los que se adicionan ácidos o que los contienen en grandes cantidades se produce la sustitución del Mg2+ por H+ originando las feofitinas a y b de color marrón (por ejemplo en el repollo al ser sobrecalentado), proceso que puede evitarse añadiendo al agua de cocción una pequeña cantidad de bicarbonato sódico, aunque afecta a la textura y al sabor y favorece además la pérdida de vitamina C. — En los alimentos procesados y dado que la cinética de degradación de la clorofila es diferente a la de degradación de los microorganismos se suelen utilizar procesos térmicos HTST (alta temperatura, corto tiempo). Actualmente, para mantener el color original, se está utilizando la clorofilina de sodio y cobre (derivado de la clorofila en la que se ha eliminado la cadena de fitol y el Mg se ha sustituido por Cu), moderadamente soluble en agua, con un aceptable color verde y termoresistente durante el enlatado.

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Una solución práctica consiste en añadir los vegetales verdes — poco a poco (se consigue que el agua no deje de hervir y se acorta el tiempo de cocción); — sobre gran cantidad de agua hirviendo (se provoca un efecto de dilución que disminuye la acidez); — manteniendo el recipiente destapado al principio (para que se desprendan los ácidos volátiles de la hortaliza y el carbónico del medio) y — no prorrogando la cocción más de 8 o 10 minutos (a menor tiempo, menor riesgo de decoloración) y desde el punto de vista nutricional disminuye la pérdida de vitaminas.

1.7.2.

Carotenoides

El nombre deriva de la zanahoria —Daucus carota— que fue donde se aislaron por primera vez. Son responsables del color amarillo y naranja de muchos vegetales, flores y frutos y como hemos comentado en la sección 1.7.1, muchos de ellos se encuentran localizados en las hojas verdes, enmascarados por la clorofila, y hacen su aparición en invierno cuando ésta desaparece. Las sustancias incluidas bajo la denominación de carotenoides sólo pueden ser sintetizadas en las plantas y llegan a los tejidos animales a través de los alimentos; la yema del huevo de gallina debe su color a la presencia de estos compuestos, concretamente a la luteína. La mayoría de ellos contienen 40 átomos de carbono y en su estructura se encuentran presentes, por tanto, 8 unidades de isopreno. De acuerdo con su estructura química podemos encontrar dos grandes grupos: 1.7.2.1.

Carotenos

Con características de hidrocarburos como los α, β, γ carotenos y el licopeno.

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1.7.2.2.

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Xantofilas

Son la forma oxidada de los anteriores y se presentan como alcoholes, aldehidos ó ácidos. Entre ellos podemos encontrar la luteína (un hidroxiderivado) y la capsantina (un oxoderivado).

En general, la cantidad de xantofilas presentes en la naturaleza es mayor que la de carotenos, variando su distribución dentro de los distintos vegetales y frutas. Así: el licopeno es el responsable del color rojo del tomate. Las zanahorias son ricas en β caroteno y el maíz tiene mayor proporción de xantofilas (luteína y zeaxantina). Por degradación oxidativa de los carotenoides se forman sustancias aromáticas.

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Algunos carotenoides presentan actividad biológica de provitamina A (Sección 1.5.2), ya que la mucosa intestinal de los animales superiores los oxida y los transforma en retinal que es un componente del pigmento visual de la retina. También existen evidencias de que el β caroteno, así como las vitaminas C y E tienen una función antioxidante (función protectora contra los radicales libres). Estabilidad — Los carotenoides son insolubles en agua y al igual que las clorofilas no se pierden con el lavado de frutas y verduras. — Al ser sometidos a altas temperaturas, en presencia de luz y oxígeno, sufren cambios químicos; se producen pérdidas de color como se puede observar en la piña enlatada y se reduce también el valor nutritivo debido a la destrucción de su actividad de provitamina A. El paso de color rojo a pardo, que se observa cuando se almacena pimentón en polvo, se debe además de a la reacción de Maillard (sección 1.1.2) a la oxidación de la capsantina. — Dado que la enzima lipoxigenasa oxida a los carotenoides, se aprovecha, para blanquear la harina de trigo, la actividad lipoxigenásica que tiene la harina de soja cruda.

1.7.3.

Antocianinas y flavonoides

Son pigmentos hidrosolubles con características de glucósidos.

1.7.3.1.

Antocianinas

Están constituidas por una molécula de antocianidina, unida por medio de un enlace β-glucosídico, principalmente en la posición 3 y en segundo término en la 5 y 7, a un azúcar generalmente glucosa y ramnosa y a veces galactosa, xilosa y arabinosa. Son las responsables de los colores rojo, azul y púrpura de flores y frutos como: rosas, fresas uvas negras, remolacha, lombarda, etc. Se encuentran localizadas generalmente en la cáscara o piel, como en la manzana y pera o en la parte carnosa como en las ciruelas y fresas.

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El color depende de varios factores, como son los sustituyentes en R1, R2 o R3; cuanto mayor sea el número de grupos hidroxilo se intensifica el color azul, mientras que la introducción de metoxilos provoca la formación de los rojos. Estabilidad — Son solubles en agua y debido a la deficiencia electrónica del grupo flavilio, el color de estos pigmentos depende de la acidez o alcalinidad del sistema en que se encuentren, es decir del pH, siendo este el motivo de las variaciones de color observadas durante la maduración de los frutos. Cuando se cuece remolacha o lombarda es conveniente añadir al agua una cucharadita de vinagre o el zumo de medio limón para fijar el color. — Las altas temperaturas contribuyen a la destrucción de las antocianinas, por lo que el tratamiento: alta temperatura-corto tiempo es el más adecuado para conservar el color. — Cambian de color al formar complejos o quelatos con distintos metales (Na, K, Mg, Sn, Fe, Al, etc.), siendo esta la razón de que las latas que contienen alimentos con antocianinas vayan recubiertas de una laca protectora. — Su estabilidad disminuye con la presencia de oxígeno disuelto, sobre todo en productos como el vino. — Son muy abundantes en la naturaleza, pero poco estables y difíciles de purificar, por lo que no se utilizan como colorantes en alimentos.

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1.7.3.2.

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Flavonoides

Su estructura química es similar a la de las antocianinas, encontrándose juntos en muchos frutos. Entre las agluconas de los flavonoides se encuentran, entre otros, el flavonol y la flavona (que originan flavonoles y flavonas). También isoflavona, flavononol o flavanona como la naringenina (Sección 1.8.2.4), responsable del sabor amargo de las naranjas. Los azúcares más importantes son la glucosa, ramnosa, galactosa, arabinosa y xilosa, uniéndose ambos a través de los carbonos 7, 5 y 4´ principalmente. Estos pigmentos, de color amarillo, no contribuyen de manera importante al color de los alimentos, aunque si son responsables de la acción astringente de productos como el té.

Estabilidad — Normalmente su estabilidad al calor y la oxidación es mayor que la de las antocianinas, siendo resistentes a la mayoría de los procesos que se usan en el enlatado. — Los espárragos contienen rutina, un flavonol, que interacciona con los iones de Fe y Sn, lo que hay que tener presente durante su enlatado. — Derivados de la naringina (sus chalconas, de sabor dulce) podrían ser sustitutos de edulcorantes sintéticos como los ciclamatos, considerados tóxicos en muchos países.

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1.7.4.

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Mioglobina y hemoglobina

Ambos pigmentos son proteínas conjugadas o hemoproteínas responsables, respectivamente, del color rojo del músculo y de la sangre y con funciones biológicas tan importantes como el transporte de oxígeno desde los pulmones a los diferentes tejidos, realizado por la hemoglobina y su almacenamiento temporal en la mioglobina. En los vertebrados se pueden encontrar aproximadamente 15 g de hemoglobina por cada 100 g de sangre, mientras que la cantidad de mioglobina contenida en un músculo depende de factores como: edad, intensidad de irrigación (disponibilidad de oxígeno) y actividad física que el músculo desarrolle en el animal. En general la carne de cerdo y de ternera tienen bajas concentraciones de mioglobina, presentando un color pálido, mientras que la de res es la más oscura. La mioglobina es el pigmento más importante que da color a la carne y es muy reactiva. Así cuando la presión de oxígeno es muy alta, da lugar a la oximioglobina (responsable del color brillante de la carne), mientras que a bajas presiones o a altas temperaturas, el hierro que forma parte de su estructura se oxida a Fe3+ formándose la metamioglobina, responsable del color café de la carne que lleva tiempo cortada o que ha sido cocinada. También interviene en la producción del color de derivados cárnicos como jamones, salchichas, etc., por reacción principalmente con los nitritos, utilizados en el proceso de curado.

1.7.5.

Colorantes naturales usados en alimentación

El siguiente cuadro recoge algunos de los pigmentos naturales estudiados que se emplean, tanto en la cocina como en la industria para colorear los alimentos, bien a partir de la materia prima seca y molida como en el caso del pimiento rojo o la zanahoria o en forma de extracto concentrado como ocurre con el azafrán.

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Procedencia Azafrán Cúrcuma Cochinilla (insecto) Pimiento rojo Zanahoria Enocianina Campasúchil Plantas verdes

Principio activo Crocetina - Carotenoide Curcumina Acido carmínico Capsantina - Carotenide β-caroteno - Carotenoide Polímeros de antocianinas Luteína - Carotenoide Clorofila

La curcumina es un aceite soluble, amarillo brillante con ligero aspecto verdoso, muy utilizado en la elaboración de bizcochos y helados. Las plantas no tienen el monopolio de la provisión de colorantes naturales. La prohibición, en los últimos años, del uso de colorantes rojos sintéticos ha hecho que se incremente la demanda de ácido carmínico y sus derivados, pigmento ya utilizado en la antigüedad para colorear telas. Estos compuestos se extraen de los cuerpos secos de las hembras adultas de los insectos de nombre genérico «Cochinilla», necesitándose 130.000 insectos aproximadamente para obtener 1 Kg de cochinilla a partir de la cual se elaboran distintos derivados comerciales. Algunos carotenoides como el β-caroteno y la cantaxantina se sintetizan químicamente y se emplean como colorantes en la manufactura de sopas, quesos, helados, mantequilla, etc.

1.8. 1.8.1.

OLOR Y SABOR Olor

Propiedad de las sustancias volátiles detectada por las células receptoras del sistema olfativo de la nariz. Se reserva el término «aroma» para aquellos olores que son agradables. Las moléculas que contribuyen al olor representan un porcentaje pequeño (0,05-1%) en relación a la masa total del alimento y están constituidas por un esqueleto hidrocarbonado que puede ser lineal, cíclico o aromático. La mayoría de los grupos funcionales presentes en las cadenas se integran en siete grandes familias:

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— Alcoholes — Compuestos carbonílicos principalmente aldehídos — Éteres — Esteres — Fenoles — Derivados de azufre — Derivados nitrogenados Entre las moléculas con grupos funcionales que pueden representar el aroma del compuesto del que son extraídos podemos citar.

Los compuestos hidrocarbonados sin grupos funcionales son casi siempre derivados terpénicos C10 ó C15 y generalmente no permiten, por sí solos, describir un aroma. Dentro de las moléculas con olor, los heterociclos volátiles representan la cuarta parte de los aproximadamente 5000 compuestos volátiles aislados y caracterizados hoy día en los alimentos (Figura 1.5). Poseen unos umbrales de percepción muy bajos, del orden de partes por billón (ppb) y sus estructuras se pueden encuadrar, principalmente, dentro de las siguientes familias: furanonas, lactonas, piridinas, pirazinas, pirroles, piranonas, oxazoles y tiazoles.

FIGURA 1.5. Proporción de heterociclos en la porción volátil del café, cacao y carne después de calentar.

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En los humanos, la región posterior de la nariz está formada por millones de receptores olfativos cubiertos por unas vellosidades que, al ser estimuladas por determinadas moléculas, producen un cambio en el potencial eléctrico del receptor, que se traduce en un impulso que se transmite al cerebro. La acción que produce una molécula activa va a depender de su tamaño y de los grupos funcionales que posea, por lo que la estereoquímica del compuesto juega un papel muy importante (ver introducción). En el caso de aldehídos, según podemos ver a continuación (Tabla 1.9) el tamaño de la cadena es determinante en la percepción de una determinada sensación. TABLA 1.9.

Umbrales mínimos de detección de distintos aldehídos en los alimentos Aldehído

O=CH-CH=CH-CH=CH-CH3 O=CH-CH=CH-CH=CH-CH2-CH3 O=CH-CH=CH-CH=CH-CH2-CH2-CH3 O=CH-CH=CH-CH2-CH3

Descripción

Plátano Rancio Nuez Manzana

Umbral (mg/Kg) Olor

Sabor

0,3 10 1 2,5

0,04 0,5 0,15 0,35

La adición de sal a un alimento aumenta la polaridad y favorece la salida de compuestos aromatizantes poco polares.

El fuerte olor que se siente al pelar y partir la cebolla y también al cocer la coliflor se debe a compuestos organo-sulfurados. En el caso de la cebolla se trata de un derivado de la cisteína (sulfóxido de S-1-propenilcisteína) no irritante «per se». Cuando se produce daño en el tejido por corte, mordisco, rasgadura, etc., la enzima aliinasa también presente, actúa sobre el sustrato dando lugar a distintos compuestos entre ellos el óxido de S-tiopropanal responsable del picor y del lagrimeo producidos. En el caso de la coliflor, col, brócoli, etc., contienen la enzima mirosinasa, que se activa al trocear el vegetal y provoca la transformación de los compuestos organo-sulfurados en isotiocianatos, que a su vez por acción del calor se descomponen en mercaptanos, amoníaco y sulfhídrico (responsable del olor a huevos podridos).

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LA QUÍMICA EN LA VIDA COTIDIANA

1.8.1.1.

Sustancias aromáticas típicas de algunos alimentos

Hongos: El aroma de los champiñones se debe al (R)-1-octen-3-ol, que procede de la degradación enzimático-oxidativa del ácido linoleico.

Perejil: Diversos hidrocarburos monoterpenoides como: mirceno, αpineno (I), β-pineno, canfeno (II), (-)-limoneno, p-cimeno, etc., son los responsables de su aroma.

Apio: El aroma se debe a la presencia de ftalidas y dihidroftalidas que se hallan en diversas partes de la planta (bulbo, raíz, semilla, hoja), de las cuales son de gran importancia la 3-n-butilftalida (III) y la 3-n-butil-4,5dihidroftalida (IV)

Patatas: La 2-isopropil-3-metoxipirazina (V) tiene gran importancia en el aroma de las patatas crudas. Remolacha roja: Debe su aroma a la geosmina (VI). Guisantes: Los responsables de su olor son aldehídos o derivados de la 2-metoxipirazina como el 3-isopropil, 3-sec-butil o 3-isobutil.

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1.8.2.

Sabor

Aunque, muchas veces, al hablar del sabor de un alimento se está haciendo referencia a una respuesta compuesta de muchas sensaciones (olfativa, gustativa, visual, táctil y hasta de temperatura) podemos, estrictamente definir este término como: Sensación producida en la boca por una sustancia determinada o también como el conjunto de características propias de esa sustancia y que producen la sensación de sabor. Es posible identificar cuatro sensaciones básicas: dulce, amarga, salada y ácida y una quinta «umami», actualmente propuesta por investigadores japoneses (relacionada con el sabor del glutamato sódico y del monofosfato de inosina), asociadas a receptores localizados en distintas zonas de la lengua. Así: — lo amargo, en la parte posterior — lo ácido, en los laterales del tercio posterior — lo salado, en la punta y en los lados y — lo dulce, en la punta y además otras dos: picante y astringente asociadas a receptores localizados en la boca. Cuando se introducen modificaciones muy pequeñas en la estructura de un compuesto se producen grandes variaciones en el sabor, lo que hace pensar que la superficie de los receptores es específica para cada estímulo. Como ejemplos se pueden citar: Sacarina ............. dulce

m-nitrosacarina ....... amarga

L-asparaguina .... insípido

D-asparaguina ......... dulce ó

L-serina .............. ligeramente dulce

D-serina ................... muy dulce

Se han logrado identificar más de 4500 compuestos como responsables del olor y sabor de los alimentos, de los cuáles un porcentaje elevado corresponde a los volátiles que afectan directamente al olfato y poco al gusto. Los relacionados con el sabor suelen ser polares, solubles en agua y no volátiles, mientras que los implicados en el olor son volátiles y mucho menos polares. Existen, no obstante, algunas sustancias volátiles que al entrar en la boca causan efecto en los centros olfativos, como por ejemplo el ácido acético o el (–) mentol, componente mayoritario del aceite de pipermint utilizado en pastelería, pasta de dientes, chicles, etc., que son responsables, a la vez, del olor y el sabor.

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1.8.2.1.

Sabor dulce

Aunque frecuentemente se asocia el sabor dulce con los azúcares, nada más lejos de la realidad, ya que muchos de ellos en función de la conformación que presenten no son dulces, como la β-D-fructosa o la L-glucosa que es ligeramente salada. La capacidad o poder edulcorante (p.e) de un compuesto natural o sintético se otorga tomando como referencia el de la sacarosa (poder edulcorante de 1). Entre las sustancias dulces y que no son azúcares podemos destacar: — La sacarina, sintetizada por primera vez en 1873 y con un p.e de 350, es muy utilizada en dietas de adelgazamiento debido a su bajo poder calórico. — Más recientemente se han introducido otros como: • Ciclamato sódico (p.e = 30-80), retirado del mercado en algunos países en 1969 por su posible potencial carcinogénico. • Acesulfam K (p.e = 130-200) • Aspartamo (p.e = 100-200) muy utilizado en bebidas refrescantes.

1.8.2.2.

Sabor salado

Es debido a la presencia de muchas sales inorgánicas, principalmente al cloruro sódico. La presencia de estos iones en los alimentos sirve para estimular otros sabores y además tiende a disminuir el poder endulzante de los azúcares y conseguir el sabor requerido, por ejemplo en pastelería.

1.8.2.3.

Sabor ácido

La acidez se asocia siempre a disoluciones con bajo pH, sin embargo son los ácidos orgánicos sin disociar los que contribuyen de forma importante al sabor de los alimentos. La mayoría de las frutas son ricas en ácidos cítrico y málico y las uvas en ácido tartárico.

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El ácido láctico resultante de la fermentación bacteriana de los azúcares de los vegetales es el responsable de la acidez de los pepinillos en conserva y también se encuentra presente (2%) en los quesos. 1.8.2.4.

Sabor amargo

El sabor amargo se encuentra relacionado con distintas clases de sustancias, como ciertas sales inorgánicas (KI o MgCl2 entre otras) o sustancias fenólicas. Estas últimas en forma flavonoide, son las que confieren un sabor amargo a algunos zumos de frutas, especialmente de cítricos y entre ellas podemos señalar: la naringina (presente en la naranja amarga y la toronja) y constituida por la naringenina que es una flavonona, cuya posición 7 está ocupada por el disacárido neohesperidosa, el cual, a su vez consiste en una molécula de ramnosa (6-desoxi-manopiranosa) unida a una de glucosa.

El sabor amargo es característico de muchos tipos de cervezas y podemos apuntar como dato curioso que la capacidad del hombre y de los animales para percibir este sabor, es probable que esté relacionada con un mecanismo de defensa ante el peligro que supone la presencia de alcaloides en las plantas.

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1.8.2.5.

Sabores picante y astringente

Sabor picante Es la característica esencial de un gran número de especias y de muchos miembros de la familia de las crucíferas. Entre las primeras, las pertenecientes al género Capsicum como el chile rojo y el verde, cuyo principio activo es la capsaicina o las pertenecientes al género Piper nigrum —pimienta negra y blanca— cuyo principìo activo es la piperina.

El otro grupo, con características estructurales diferentes a los componentes de las especias, es el de la familia de las crucíferas. Entre ellas: el rábano picante, mostazas blanca y negra también picantes pero en menor grado y los vegetales del género Brassica, como las coles de bruselas o la coliflor. Las células de estas plantas contienen unos compuestos llamados glucosinolatos. Al morder, masticar, cortar o rallar, es decir, al romper los tejidos, estos compuestos entran en contacto con una enzima dando lugar a la formación de isotiocianatos responsables del sabor picante. Cuando estos vegetales se calientan, se produce la destrucción de la enzima y se originan, en lugar de isotiocianatos, compuestos con azufre que son los responsables del mal olor (Sección 1.8.1). Sabor astringente Suele ser una característica apreciada en la fruta, en la sidra y especialmente en el té y el vino en los que se asocia con un alto contenido de sustancias polifenólicas, los taninos, responsables también del color.

1.8.3.

Mecanismos de producción de sabores y olores

Los productos responsables del olor y sabor de los alimentos se generan:

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— Por mecanismos biosintéticos: Transformaciones efectuadas por enzimas propias o añadidas y por microorganismos contaminantes o añadidos. — Por efecto de altas temperaturas: cocción, asado, freído, esterilización... Durante todas estas transformaciones se producen gran número de compuestos, muchos de ellos volátiles y por tanto con gran repercusión en el aroma de los alimentos. De todos los alimentos en estado natural, las frutas y las verduras son las que contienen mayor cantidad de compuestos volátiles y no volátiles responsables del aroma y el sabor. Estos compuestos no se hallan distribuidos de forma homogénea (ni cuali ni cuantitativamente) como se puede comprobar en la cebolla; las capas internas tienen una mayor concentración de agentes volátiles y lacrimatorios que las externas. Existen muchos factores que influyen en los ciclos bioquímicos y por tanto en la producción de aromas: — Genética: lo que hace que existan diferencias incluso dentro de la misma variedad de producto. — Condiciones climatológicas: temperatura, cantidad de agua y sol... — Formas de cultivar: riego, fertilizantes, hormonas añadidas... — Condiciones de maduración: en la planta o en la cámara de almacenamiento. — Condiciones de almacenamiento: temperatura, disponibilidad de oxígeno... La química de los aromas ocupa un lugar importante a nivel industrial, ya que las investigaciones acerca de los compuestos aromatizantes y sus propiedades sensoriales sirven para conocer y mejorar las cualidades de sabor de los alimentos y por tanto para aumentar el placer y la satisfacción mental experimentada al comer. La extracción e identificación de compuestos heterocíclicos, presentes a nivel de trazas en los alimentos, permite realizar la síntesis de sustancias para su posterior utilización como aromatizantes. En la figura 1.6 se muestran una serie de compuestos heterocíclicos preparados en laboratorio (1-4) y en los que los tests de aroma han sido realizados por personal experto en perfumes y aromas a partir de soluciones de etanol al 1% en el caso de derivados de tiazoles y del 5% para el caso de oxazoles.

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FIGURA 1.6. Estudio, basado en el olfato, de una serie de oxazoles y tiazoles (imagen sacada de Láctualité Chimique, abril 2002).

PRINCIPALES PROCEDIMIENTOS PARA LA ELABORACIÓN DOMÉSTICA DE LOS ALIMENTOS En esta parte veremos algunas de las operaciones necesarias para la elaboración de los alimentos en el hogar, así como su relación con distintas variables fisicoquímicas.

1.9.

CORTAR Y PICAR ALIMENTOS

Un procedimiento muy común utilizado en la cocina es el troceado de los alimentos. Uno de los factores que influyen en la velocidad de un proceso es la superficie de contacto entre los reactivos. Un aumento en la superficie de contacto conlleva generalmente un aumento en la velocidad de reacción y esto traducido a términos culinarios sería: «los alimentos se cuecen más rápidamente cuando están cortados en trozos que cuando están enteros». Otros ejemplos que ilustran este principio: — Cuando se prepara un café siempre quedará más cargado cuanto más molido esté.

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— El bicarbonato sódico (NaHCO3) pulverizado tiene una gran superficie de contacto y por tanto es muy apropiado para eliminar olores de la nevera o — También sabemos que si se quiere enfriar rápidamente cualquier bebida es mejor utilizar hielo en trozos. La acción de cortar y picar se lleva a cabo con cuchillos, tijeras, navajas, etc., que lógicamente cortarán mejor cuanto más afilados estén, ya que cuanto menor sea el área sobre la que se aplica una fuerza dada, mayor será la presión ejercida (P = F/S). Si reflexionamos sobre la forma de preparar un café nos daremos cuenta de que se realiza una extracción con agua y una filtración, procedimientos muy utilizados en química para separar sustancias. La extracción es una técnica utilizada para separar una/s sustancia/s de otras con las que se encuentra/n mezcladas y que presentan distinta solubilidad en el disolvente elegido, en este caso el agua. La filtración consiste en la separación de partículas sólidas de un líquido. Para obtener una bebida aromática de café, con un elevado contenido en sustancias sápidas y estimulantes, hay que realizar una serie de pasos o procesos en su preparación (cocción, extracción y filtración). En la mayoría de las cafeteras se extrae el polvo de café, colocado sobre una sustancia filtrante (papel, tela, plástico, vidrio, etc.), con agua hirviendo. En las máquinas de café exprés, creadas en Italia, la extracción se realiza rápidamente con agua a 100-110 °C y la filtración se acelera mediante presión (4-5 barr). El pH es muy importante para el sabor del café. Para una concentración de 42,5 g/L de café de tostado medio, el pH debe de estar entre 4,9 y 5,2. Cuando el pH es inferior a 4,9 el café adquiere un sabor demasiado ácido y a pH = 5,2 es más amargo. Las distintas procedencias proporcionan infusiones con distintos valores de pH.

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1.10.

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ÁCIDOS Y BASES EN LA COCINA

Todas las personas aunque no tengan conocimientos de química están muy familiarizados con los términos ácido y base. Es sabido que el ácido clorhídrico forma parte de los jugos digestivos del estómago, que los limones tienen ácido cítrico y el vinagre ácido acético o que el hidróxido cálcico se utiliza para encalar paredes. Basándose en las propiedades comunes de los compuestos conocidos, los científicos en los primeros tiempos del desarrollo de la química y empleando los recursos disponibles (vista, tacto, gusto y olfato), los clasificaron como ácidos o bases. Igual que existe una forma sencilla de determinar en el laboratorio la acidez o basicidad de una sustancia mediante el uso de los llamados indicadores, también los alimentos contienen sustancias que pueden actuar como tales, permitiendo identificar en la cocina ácidos y bases. Por ejemplo la lombarda contiene gran cantidad de antocianinas (sección 4.7.3.1). Cuando la lombarda se ralla (se aumenta su superficie) y se deja en un recipiente con agua aparece un color rojo fuerte que cambia según se añada zumo de limón (medio ácido) o amoniaco o bicarbonato sódico (medios básicos). El color de muchos vegetales así como el aspecto de frutas, verduras y ensaladas está estrechamente relacionado con los ácidos y las bases. Si el vegetal contiene clorofila y carotenos (más estables a los ácidos), la adición de un ácido hace que aparezca un color pardo. Esta es la explicación de porqué el vinagre se añade a las ensaladas justo cuando se van a comer. Los ácidos fundamentalmente cítrico y acético y las bases principalmente bicarbonato sódico son de uso común en la cocina. Así: La adición de bicarbonato a los vegetales (sección 1.7.1) permite mantener su color verde, mientras que si se añade zumo de limón a las alcachofas se evita su ennegrecimiento. El color marrón que se observa en las alcachofas recién cortadas es debido a una reacción enzimática que se produce y que se ralentiza por el medio ácido creado y por la acción antioxidante de la vitamina C.

1.11. 1.11.1.

FORMAS DE CONSERVAR ALIMENTOS Enfriamiento y congelación

La primera patente norteamericana para la fabricación de un refrigerador fue presentada por Jacob Perkins en 1834. El fundamento de la re-

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frigeración es aprovechar la capacidad de ciertos líquidos muy volátiles de enfriar al evaporarse; líquidos que posteriormente se comprimirán para licuarlos y volverlos a usar en un circuito cerrado. La ventaja de la refrigeración, y en particular de la congelación es la inhibición de gran número de reacciones químicas y enzimáticas, lo que permite por ejemplo controlar el envejecimiento de los quesos, así como la reducción del desarrollo microbiano. También conserva el CO2 de los refrescos y cervezas al aumentar la solubilidad del gas con las bajas temperaturas. En las disoluciones de gases en líquidos, la solubilidad disminuye normalmente al aumentar la temperatura. Todos hemos observado que, al calentar, incluso con las manos, una bebida carbónica, aumenta el desprendimiento de burbujas debido al dióxido de carbono disuelto. El que la mayoría de estos procesos sean exotérmicos se puede entender fácilmente si pensamos en un proceso en dos pasos: 1.

Licuefacción del gas, que es un cambio exotérmico y

2.

mezcla del gas con el disolvente, proceso en el que generalmente ∆H es igual a cero.

Pero no todo son ventajas:

Según vemos en la figura y de acuerdo con la ley de Raoult la temperatura de congelación de una disolución que contiene solutos no volátiles (—) es inferior a la del disolvente puro (----).

En muchos casos, aún a temperaturas (0-15 °C) o incluso a temperaturas de congelación (